<p>This thesis was done at Siemens Industrial Turbomachinery AB in Finspång.</p><p>Placed in the inlet to a steam turbine is a filter, a steam strainer, which separates particles and larger objects from the steam. These particles and objects will cause solid particle erosion in the actual turbine if they pass by. The strainer is exposed to large pressure drops when clogged, i.e., static loads which require a good creep resistance in the material. The temperature of the steam in the turbines is increased in order to deliver more energy; today’s turbines are dimensioned for almost 600°C. The material in parameters, such as the strainer, should also be adjusted to the higher temperatures. Today’s temperature is suspected to be the cause of damage in the strainer because the present material might get brittle at higher temperatures.</p><p>The purpose of the thesis is to find a new material for the strainers and also to find a new concept for how to manufacture them. There are nine sizes of steam strainers but only five of them are exposed to the highest temperatures and pressure drops, which make only these five interesting to examine in this thesis.</p><p>The concepts were chosen according to the method of Ulf Liedholm (1999), Systematic Concept Development. The thesis did not end up with only one concept because not all possible methods were tested but the suggestions are all based on a strainer built out of membranes as before. The discussed methods to join the membranes are EB-welding, laser welding and brazing.</p><p>An investigation to find if it was possible to improve the strength of the strainer by simple design changes and a calculation of what percentage of clogging the strainer would hold for was also done.</p><p>The chosen material was a creep resistant, alloy special steel. Three suggestions on concepts were presented. The improvements in strength from simple changes in design were too small and too costly but are enclosed as an appendix in this report. Calculations on the strength were done without regard taken to fatigue caused by possible vibrations, so-called high cycle fatigue.</p><p>What would be interesting to do as a future work based on this thesis is, of course, to test the three manufacturing methods and evaluate them thoroughly but also to discuss other ways of improving the strength through design changes. These should be done regarding the flow. Also high cycle fatigue should be considered.</p> / <p>Examensarbetet utfördes i Finspång på Siemens Industrial Turbomachinery AB.</p><p>I inloppet till en ångturbin sitter ett filter, en ångsil, som silar bort partiklar och större föremål från ångan. Dessa partiklar och föremål skadar turbinen genom erosion om de tillåts passera. Ångsilen i sig utsätts för stora tryckfall när den blir igensatt, vilket kräver god krypresistans i materialet. För att kunna leverera allt mer energi utvecklas ångturbiner som kan arbeta vid allt högre ångtemperaturer. De som konstrueras idag dimensioneras för närmare 600 °C. Då måste även materialet i detaljer, som silen, anpassas. De temperaturer som används idag misstänks vara en orsak till skador på silarna eftersom nuvarande material kan bli sprött då temperaturen stiger.</p><p>Syftet med arbetet är att välja ett nytt material till ångsilarna samt att finna nya koncept för hur ångsilen kan tillverkas. Nio storlekar på ångsilar finns men bara fem av dessa används vid högsta temperatur och tryck och därför har enbart dessa fem använts vid beräkningar i detta examensarbete.</p><p>Koncept valdes enligt Liedholms (1999) metod, Systematisk Konceptutveckling. Istället för ett slutligt koncept lämnas istället tre förslag. Detta görs då de olika förslagen inte har testats ordentligt. Samtliga tre förslag är baserade på den typen av sil uppbyggd av membran som används idag men med nya metoder att sammanfoga membranen med. Metoderna är EB-svetsning, lasersvetsning och vakuumlödning.</p><p>En undersökning om det var ekonomiskt rimligt att förbättra hållfastheten genom enkla designändringar samt en beräkning över hur stor igensättning silen klarar gjordes.</p><p>Materialet som valdes var ett krypresistant, legerat specialstål. De tre förslagen på koncept lades fram. Designändringarna gav inte det resultat som det hade hoppats på och var framförallt för dyra att genomföra. Hållfasthetsberäkningar gjordes utan hänsyn till utmattning på grund av eventuella vibrationer, så kallad högcykelutmattning.</p><p>Som framtida arbete med detta examensarbete som språngbräda rekommenderas i första hand att testa de föreslagna metoderna för sammanfogning av membranen men även djupare diskussioner kring hur hållfastheten skulle kunna förbättras genom designförändringar borde tas. Dessa skulle kunna genomföras med avseende på flödet. Även högcykelutmattning, HCF, borde undersökas.</p>

This thesis was done at Siemens Industrial Turbomachinery AB in Finspång. Placed in the inlet to a steam turbine is a filter, a steam strainer, which separates particles and larger objects from the steam. These particles and objects will cause solid particle erosion in the actual turbine if they pass by. The strainer is exposed to large pressure drops when clogged, i.e., static loads which require a good creep resistance in the material. The temperature of the steam in the turbines is increased in order to deliver more energy; today’s turbines are dimensioned for almost 600°C. The material in parameters, such as the strainer, should also be adjusted to the higher temperatures. Today’s temperature is suspected to be the cause of damage in the strainer because the present material might get brittle at higher temperatures. The purpose of the thesis is to find a new material for the strainers and also to find a new concept for how to manufacture them. There are nine sizes of steam strainers but only five of them are exposed to the highest temperatures and pressure drops, which make only these five interesting to examine in this thesis. The concepts were chosen according to the method of Ulf Liedholm (1999), Systematic Concept Development. The thesis did not end up with only one concept because not all possible methods were tested but the suggestions are all based on a strainer built out of membranes as before. The discussed methods to join the membranes are EB-welding, laser welding and brazing. An investigation to find if it was possible to improve the strength of the strainer by simple design changes and a calculation of what percentage of clogging the strainer would hold for was also done. The chosen material was a creep resistant, alloy special steel. Three suggestions on concepts were presented. The improvements in strength from simple changes in design were too small and too costly but are enclosed as an appendix in this report. Calculations on the strength were done without regard taken to fatigue caused by possible vibrations, so-called high cycle fatigue. What would be interesting to do as a future work based on this thesis is, of course, to test the three manufacturing methods and evaluate them thoroughly but also to discuss other ways of improving the strength through design changes. These should be done regarding the flow. Also high cycle fatigue should be considered. / Examensarbetet utfördes i Finspång på Siemens Industrial Turbomachinery AB. I inloppet till en ångturbin sitter ett filter, en ångsil, som silar bort partiklar och större föremål från ångan. Dessa partiklar och föremål skadar turbinen genom erosion om de tillåts passera. Ångsilen i sig utsätts för stora tryckfall när den blir igensatt, vilket kräver god krypresistans i materialet. För att kunna leverera allt mer energi utvecklas ångturbiner som kan arbeta vid allt högre ångtemperaturer. De som konstrueras idag dimensioneras för närmare 600 °C. Då måste även materialet i detaljer, som silen, anpassas. De temperaturer som används idag misstänks vara en orsak till skador på silarna eftersom nuvarande material kan bli sprött då temperaturen stiger. Syftet med arbetet är att välja ett nytt material till ångsilarna samt att finna nya koncept för hur ångsilen kan tillverkas. Nio storlekar på ångsilar finns men bara fem av dessa används vid högsta temperatur och tryck och därför har enbart dessa fem använts vid beräkningar i detta examensarbete. Koncept valdes enligt Liedholms (1999) metod, Systematisk Konceptutveckling. Istället för ett slutligt koncept lämnas istället tre förslag. Detta görs då de olika förslagen inte har testats ordentligt. Samtliga tre förslag är baserade på den typen av sil uppbyggd av membran som används idag men med nya metoder att sammanfoga membranen med. Metoderna är EB-svetsning, lasersvetsning och vakuumlödning. En undersökning om det var ekonomiskt rimligt att förbättra hållfastheten genom enkla designändringar samt en beräkning över hur stor igensättning silen klarar gjordes. Materialet som valdes var ett krypresistant, legerat specialstål. De tre förslagen på koncept lades fram. Designändringarna gav inte det resultat som det hade hoppats på och var framförallt för dyra att genomföra. Hållfasthetsberäkningar gjordes utan hänsyn till utmattning på grund av eventuella vibrationer, så kallad högcykelutmattning. Som framtida arbete med detta examensarbete som språngbräda rekommenderas i första hand att testa de föreslagna metoderna för sammanfogning av membranen men även djupare diskussioner kring hur hållfastheten skulle kunna förbättras genom designförändringar borde tas. Dessa skulle kunna genomföras med avseende på flödet. Även högcykelutmattning, HCF, borde undersökas.

Denna avhandling syftar till att undersöka vilka miljöfaktorer som bör beaktas vid val av material och tillverkningsprocesser samt att utforma ett föreslaget ramverk för att underlätta val av material och tillverkningsprocesser. För att uppnå syftet formulerades två forskningsfrågor. En litteraturöversikt genomfördes för att ge en teoretisk grund för avhandlingen och underlätta möjligheten att besvara forskningsfrågorna. Dessutom genomfördes strukturerade litteraturstudier för att besvara forskningsfrågorna om vilka miljöfaktorer som bör beaktas och hur ett ramverk kan utvecklas för att välja material och tillverkningsprocesser baserat på miljöfaktorer. De valda områdena för dessa studier inkluderade val av tillverkningsprocess, materialval och hållbara utvecklingsmål. För att underlätta utformningen av ramverket genomfördes en fallstudie och intervjuer på ett lokalt belysningsföretag. Dessa insatser gjordes för att ge insikter i de praktiska överväganden som ingår i att implementera ett miljömedvetet ramverk för val av material och tillverkningsprocesser. Studien innefattade en jämförelse av två olika tillvägagångssätt, nämligen livscykelanalys och "Multi-Criteria Decision-Making", för att avgöra deras effektivitet i att uppnå forskningssyftet. Detta resulterade i inkluderingen av livscykelanalys i det föreslagna ramverket. Dessutom analyserades intervjuerna för att få användbara insikter som kunde bidra till ramverkets utveckling. Ett ramverk utformades med hjälp av analysen av intervjuerna och den identifierade litteraturen. De miljöfaktorer som beaktades i ramverket var "Impact Categories". Dessutom validerades ramverket i en fallstudie. Diskussionen och slutsatsen inkluderar metoderna, resultaten och analysen, ramverksdesignen, ramverkets bidrag till FN:s hållbarhetsmål, forskningsfrågorna och etiska aspekter som behövde beaktas i denna studie. Det dras slutsatsen att Impact Categories är rimliga att beakta som miljöfaktorer och att det föreslagna ramverket fungerar i en verklig fallstudie. / This thesis aims to investigate what environmental factors to consider when selecting materials and manufacturing processes and designing a proposed framework to aid the material and manufacturing process selection. To facilitate the accomplishment of the purpose, two research questions were formulated.  A literature review was conducted to provide a theoretical foundation for the thesis and facilitate the ability to address the research questions. Furthermore, to address the research questions concerning which environmental factors to consider and how a framework can be developed for selecting materials and manufacturing processes based on environmental factors, structured literature studies were conducted. The selected topics of these studies included manufacturing process selection, material selection, and sustainable development goals. To aid in the design of the framework, a Case Study and Interviews were conducted at a local luminaire company. These efforts were undertaken to provide insights into the practical considerations involved in implementing an environmentally conscious framework for material and manufacturing process selection.  The study involved a comparison of two distinct approaches, namely, Life Cycle Assessment and Multi-Criteria Decision-Making, to determine their efficiency in achieving the research purpose. This resulted in the inclusion of Life Cycle Assessment in the proposed framework. Additionally, the Interviews conducted were analyzed to gain useful insights that could inform the development of the framework.  A framework was designed, using the analysis of the Interviews and the identified literature. The environmental factors considered in the framework were the Impact Categories. Moreover, the framework was then validated in a Case Study.  The Discussion and Conclusion chapter include the Methods, Results &amp; Analysis, Framework Design, Framework Contribution to Sustainable Development Goals, the Research Questions, and the Ethical Aspects needed to be considered in this study. It is concluded that Impact Categories are reasonable to consider as environmental factors and that the proposed framework works in a real-life case.